《汽油车尾气超标的原因》
一、可燃混合气的浓度对发动机的性能影响
通过试验证明，发动机的功率和耗油率，都是随着过量空气系数λ变化而变化的。理论上，对于λ=1的标准混合气而言，所含空气中的氧正好足以使汽油完全燃烧，但实际上，由于时间和空间条件的限制，汽油细粒和蒸汽不可能及时地与空气绝对均匀地混合，因此，即使λ=1，汽油也不可能完全燃烧，混合气λ>1才有可能完全燃烧。
因为λ>1时混合气中，有适量较多的空气，正好满足完全燃烧的条件，此混合气称为经济混合气，对于不同的汽油机经济混合气成分不同，一般在λ=1.05～1.15范围内。当λ大于或小于1.05～1.15时，经济性变坏。
当λ= 0.88时，因为这种混合气中汽油含量较多，汽油分子密集，因此，燃烧速度最高，热量损失最小，因而使得缸内平均压力最高，功率最大，此混合气称为功率混合气。对不同的汽油机来说，功率混合气一般在λ=0.85～0.95 之间。
λ>1.11的混合气称为过稀混合气，λ
混合气过稀时，由于燃烧速度太低，损失热量很多，往往造成发动机温度过高，严重过稀时，燃烧可延续到进气过程的开始，进气门已经开启时还在进行，火焰将传到进气管，以至化油器喉管内，引起化油器"回火"并产生拍击声。当混合气稀到λ=1.4 以上时，混合气虽然能着火，但火焰无法传播，导致发动机熄火，所以λ=1.4称为火焰传播下限。
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混合气过浓时，由于燃烧很不完全，产生大量的CO，造成气缸盖，活
塞顶和火花塞积炭，排气管冒黑烟，甚至废气中的一氧化碳可能在排气管中被高温废气引燃，发生排气管"放炮"。混合气浓到λ=0.4以下，可燃混合气虽然能着火，但火焰无法传播，发动机熄火，所以λ=0.4称为火焰传播上限。
从以上分析可知，发动机正常工作时，所用的可燃混合气λ值，应该在
获得最大功率和获得最低燃油消耗率之间，在节气门全开时，λ值的最佳范围为0.85～1.15范围内，一般在节气门全开条件下，λ=0.85～0.95时，发动机可得到较大的功率，当λ=1.05～1.15时，发动机可得到较好的燃料经济性，所以当λ在0.85～1.15范围内，动力性和经济性都比较好。实际上，对于一定的发动机，相应于一定工况，化油器只能供应一定λ值的可燃混合气，该λ值究竟要满足动力性，还是经济性，还是二者适当兼顾，这就要根据汽车及发动机的各种工况进行具体分析。
二、汽油机各种工况对可燃混合气成份的要求
作为车用汽油机，其工况（负荷和转速）是复杂的，例如，超车、刹车、
高速行驶、汽车在红灯信号下，起步或怠速运转、汽车满载爬坡等，工况变化范围很大，负荷可以0→100%，转速可以最低→最高。不同工况对混合气的数量和浓度都有不同要求，具体要求如下：
小负荷工况-要求供给较浓混合气λ=0.7～0.9量少，因为，小负荷
时，节气门开度较小，进入气缸内的可燃混合气量较少，而上一循环残留在气缸中的废气在气缸内气体中所占的比例相对较多，不利于燃烧，因此必须供给较浓的可燃混合气。
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中负荷工况-要求经济性为主，混合气成分λ=0.9～1.1，气量多。 发
动机大部分工作时间处于中负荷工况，所以经济性要求为主。中负荷时，节气门开度中等，故应供给接近于相应耗油率最小的λ值的混合气，主要是λ>1的稀混合气，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。
全负荷工况-要求发出最大功率，λ=0.85～0.95，油量多。汽车需要
克服很大阻力（如上陡坡或在艰难路上行驶）时，驾驶员往往需要将加速踏板踩到底，使节气门全开，发动机在全负荷下工作，显然要求发动机能发出尽可能大的功率，即尽量发挥其动力性，而经济性要求居次要地位。故要求化油器供给最大功率时的λ值。
起动工况-要求供给极浓的混合气λ=0.2～0.6气量很少。因为发动
机起动时，由于发动机处于冷车状态，混合气得不到足够地预热，汽油蒸发困难。同时，由于发动机曲轴被带动的转速低，因而被吸入化油器喉管内的空气流速较低。难以在喉管处产生足够的真空度使汽油喷出。既使是从喉管流出汽油，也不能受到强烈气流的冲击而雾化，绝大部分呈油粒状态。混合气中的油粒会因为与冷金属接触而凝结在进气管壁上，不能随气流进入气缸。因而使气缸内的混合气过稀，无法引燃，因此，要求化油器供给极浓的混合气进行补偿，从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽，以保证发动机得以起动。
怠速是指发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时
混合气燃烧后所作的功，只用以克服发动机的内部阻力，使发动机
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保持最低转速稳定运转。汽油机怠速运转一般为300～700r/min，转速很低，化油器内空气流速也低，使得汽油雾化不良，与空气的混合也很不均匀。另一方面，节气门开度很小，吸入气缸内的可燃混合气量很少，同时又受到气缸内残余废气的冲淡作用，使混合气的燃烧速度下降，因而发动机动力不足。因此要求提供较浓的混合气λ=0.6～0.8 。
加速工况发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程。要求混合气
量要突增，并保证浓度不下降。当驾驶员猛踩踏板时，节气门开度突然加大，以期发动机功率迅速增大。在这种情况下，空气流量和流速以及喉管真空度均随之增大。汽油供油量，也有所增大。但由于汽油的惯性>空气的惯性，汽油来不及足够地从喷油嘴喷出，所以瞬时汽油流量的增加比空气的增加要小得多，致使混合气过稀。另外，在节气门急开时，进气管内压力骤然升高，同时由于冷空气来不及预热，使进气管内温度降低。不利于汽油的蒸发，致使汽油的蒸发量减少，造成混合气过稀。结果就会导致发动机不能实现立即加速，甚至有时还会发生熄火现象。为了改善这种情况，就应该采取强制方法。在化油器节气门突然开大时，强制多供油，额外增加供油量，及时使混合气加浓到足够的程度。
结论：通过上述分析，可以看出：
发动机的运转情况是复杂的，各种运转情况对可燃混合气的成分
要求不同。
起动、怠速、全负荷、加速运转时，要求供给浓混合气λ
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中负荷运转时，随着节气门开度由小变大，要求供给由浓逐渐变
稀的混合气λ=0.9～1.1汽车正常行驶时，在大负荷、中负荷工
况下，随着负荷的增加，化油器供给由浓逐渐变稀的混合气λ↑，
当进入大负荷范围内，混合气又由稀变浓，保证发动机发出最大
功率。
三、尾气数据分析（五气）
HC的读数高,说明燃油没有充分燃烧。混合气过浓或过稀(可通过CO和
O2的含量来判定到底是混合气过浓还是过稀)、点火系统缺火或点火能量不足、配气相位不正确、点火正时不准确、油压过高或过低、气缸密封性不良、发动机温度过低、混合气由燃烧室向曲轴箱泄漏、三元催化转换器故障、二次空气喷射控制系统故障、燃油蒸发控制系统不能正常工作、温度传感器不良、喷油嘴漏油或堵塞等因素都将导致HC读数过高。
CO的读数是零或接近零,则说明混合气充分燃烧。CO的含量过高,表明
燃油供给过多、空气供给过少,燃油供给系统和空气供给系统有故障,如喷油嘴漏油、燃油压力过高、空气滤清器不洁净被阻塞,其它问题如三元催化转换器有故障、二次空气喷射控制系统存在故障、燃油蒸发控制系统不能正常工作、活塞环胶结阻塞、曲轴箱强制通风系统受阻、点火提前角过大或水温传感器有故障等。
CO2是可燃混合气燃烧的产物,CO2的高低反映出混合气燃烧的好坏即
燃烧效率。可燃混合气燃烧越完全,CO2的读数就越高,混合气充分燃烧时尾气中CO2的含量达到峰值13%～16%(无论是否装有催化转化器)。当
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发动机混合气出现过浓或过稀时,CO2的含量都将降低。当排气管尾部的CO2低于12%时,要根据其他排放物的浓度来确定发动机混合气是过浓还是过稀。燃油滤芯太脏、燃油油压低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等将造成混合气过稀,而空气滤清器阻塞、燃油压力过高等都可能导致混合气过浓。
O2的含量是反映混合气空燃比的最好指标,其读数是最有用的诊断数据
之一,和其它3个读数一起能帮助找出诊断问题的难点。如上所述,可燃混合气燃烧越完全,CO2的读数就越高。与此相反,燃烧正常时,只有少量未燃烧的O2通过气缸,尾气中O2的含量应为1%～2%。O2的读数小于1%说明混合气过浓,O2的读数大于2%表示混合气太稀。混合气过浓,O2的读数低而CO的读数高；反之,混合气过稀,O2 的读数高而CO的读数低.导致混合气过稀的原因很多,如燃油滤芯太脏、燃油油压低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等。而空气滤清器阻塞、燃油压力过高等都可能导致混合气过浓。
当O2读数偏低、而CO读数偏高时,应主要检查混合气过浓的原因,如喷
油器有故障(喷油器密封不严造成燃油泄露) 、燃油压力调节器损坏造成燃油压力过高、与燃油喷射系统有关的传感器和发动机控制模块存在故障、曲轴箱强制通风系统存在故障使过多的曲轴箱窜气参与燃烧、燃油蒸发控制系统不能正常工作造成混合气过浓等。
当O2 读数偏高、而CO的读数偏低时,应主要检查混合气过稀的原因,
如真空泄漏、燃油压力过低、喷油器堵塞、控制系统存在故障、二次空气喷射控制系统有故障、排气系统密封性不良、EGR阀泄漏等。利用功
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率平衡试验和尾气分析仪的读数,可指出每个缸的工作状况,进行各缸工作均匀性判断。如果每个缸CO、CO2 的读数都下降,HC、O2的读数都上升,且上升和下降的量都一样,表明每个缸都工作正常。如果只有一个缸的变化很小,而其它缸都一样,表明这个缸点火或燃烧不正常。另外,当某缸不工作时,O2的浓度即会增加。如四缸发动机当有一缸不工作时,其浓度将上升到4.75%～7.25 % ,若有两缸不工作,则会上升到9.5%～12.5%。
废气中的NOX有95%是NO,NO是在燃烧室里产生的。氮分子N在正
常的条件下是稳定的,但在高温1800℃和和高浓氧气O2的条件下,氮和氧才能发生反应,生成NO。所以NOX是在混合气完全燃烧条件下,而不是像CO和HC是在不完全燃烧中产生的。因为只有完全燃烧,才能达到足够的高温,支持生成NOX的反应。如果达不到1800℃以上,N2和O2将不会生成NO,而是分别从排气系统中排出。这就是说,对燃烧中产生NOX的浓度影响最大的因素是燃烧室所能达到的最高温度和空燃比。所以,减少废气中的NOX最好方法是阻止燃烧室内温度达到1800℃,或者是缩短这个高温的持续时间；另一个可行的方法是降低氧的浓度。目前国内新的环保《简易工况法》对NOX的测量是在测功机上进行,而就目前实际情况来说，怠速时的NOX的排放量也能提供一些有用的信息。由于NOX含量高是由于氧气过量或者燃烧室内温度很高造成的，要控制NOX的排量,就要精确控制空燃比,并通过废气再循环(EGR)或者加大进排气重叠角来降低燃烧室温度。正常的NOX排放在怠速时应不高于100ppm,而在稳态工况下应高于100ppm。如果发动机混合气偏稀、点
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火提前角过大或者其它故障导致冷却温度过高,NOX排放将急剧增加,即使是最好的三元催化剂和废气再循环系统也难保证排放达标。
影响NOX的因素
EGR会冲淡和稀释进人缸内的混合气，降低燃烧室温度，减小火焰
传播速度。在40一50km/h车速稳定行驶时，5%的EGR可减少40%以上的NOX 10％的EGR可减少80％的NOX。但若控制不正常时，随着EGR的增加，HC也会迅速增加（失火）。
配气相位会影响进气的状态和燃烧室的温度，如同EGR的作用一样。
点火正时在任何运转状态下，增加点火提前和负荷，将会增加NOX。 进气歧管真空的降低将提高发动机负荷和燃烧室温度，降低剩余废
气的含量和燃烧时间，从而提高最大循环的温度，导致NOX的增加。相反，歧管真空的增加将降低发动机的负荷和燃烧室温度，增加剩余废气的含量和燃烧时间，从而降低最大循环的温度，导致NOX的减少。
发动机转速增加，由于涡流的影响将提高火焰传播速度，从而减小
每循环的热损失，提高了实际压缩比、燃烧温度和燃烧压力。当混合气较浓时，燃烧加快，导致NOX增加；而当混合气较稀时，由于燃烧速度降低，减少了NOX的形成。
进气温度：高的进气温度将提高NOX。
冷却液温度高将提高汽缸和气体的温度，从而增加NOX。而过低的
冷却液温度将引起汽缸和燃烧室沉积物的形成，提高了实际压缩比，也会增加NOX浓度。
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高温积碳：燃烧室高温积碳减小了燃烧室的容积，提高了实际压缩
压力和混合气的温度，增加NOX浓度。
燃油的辛烷值：低辛烷值燃油由于爆震导致燃烧失控，也会增加NOX
浓度。
混合气过浓和高的CO会掩盖NOX的问题。当发动机内部由于过浓
而形成积碳以及由于对过浓状态的修正，导致稀燃状态也会增加
NOX的形成。
混合气和排气过浓：催化转化器虽可降低NOX，但不能降低HC和
CO浓度。
催化转化器：工作正常的催化转化器可减少NOX，但当混合气和排
气过浓时，催化转化器虽可降低NOX，但不能降低HC和CO浓度。当混合气和排气过稀时，催化转化器虽可降低CO和HC，但不能降低全部NOX浓度。
湿度：混合气湿度增加，由于减低了燃烧室内的最大火焰温度，也
会减少NOX的形成。
空气泵的工作减速时若空气泵压力超过催化器内的压力，由于空气
被泵入催化器（正常时是切换至大气中）导致空气的回流，减少了催化器的有效部分，也将导致NOX增加。
喷油器问题：在多点喷射发动机上，若一个汽缸喷油器阻塞，将导
致该缸在较稀状态工作，提高了汽缸温度，增加NOX浓度。由于此时其他汽缸还正常，在排气尾管测量的NOX值仅稍有提高。
四、电喷车要怎么分析？
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汽车电子控制系统中的传感器和执行器在长时间的使用过程中会磨损、
腐蚀、变形或老化，它们的性能则随之变差。如果它们产生了明显的故障，则电控单元会将所发生的故障以故障代码的形式记录下来，以帮助维修人员了解故障内容。但是，如果它们产生的故障仅是性能变差，则电控单元往往不能判定它们有故障，此时利用检测设备中的示波器功能对所怀疑部件进行电子信号分析，便可使汽车维修人员快速了解被检测部件的工作性能。示波器功能不仅可以快速捕捉电子信号，还可以用较慢的速度来显示这些波形，以便一面观察，一面分析，并且能以储存的方式记录信号波形，反复观察已经发生过的快速信号，为分析故障提供重要依据。
现在许多较先进的检测仪不仅具有解码器、读取数据流功能，还具有示
波器功能，如专用汽车示波器、ADC2000诊断仪、发动机综合性能分析仪和有些进口解码器等。利用这些电子信号，可为综合分析汽车故障提供极大方便。
《解码器数据流大全》详略
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五、五种与排放有关的发动机外装置
曲轴箱通风
强制曲轴箱通风系统有2种，一种是欧洲车型常用的固定量孔式，
另一种是美国及一些亚洲车型上常用的PCV阀典型的PCV阀式曲轴箱通风系统，如图2：
它们都是在一定负荷下将曲轴箱的废气通过固定量孔或可变流通截
面的PCV阀进人进气歧管，再进入燃烧室参与燃烧，避免将未燃气体（HC）直接排入大气中。对不同年代或不同发动机的流量标定是不同的，若安装不正确会导致排放不合格和发动机性能不良。 当通风系统被堵塞或卡滞在关闭位置时，曲轴箱的压力会增高，导
致发动机机油泄漏，且混合气会变浓。若通风系统泄漏或PCV阀卡滞在打开位置或过度磨损，则会导致进气歧管真空度下降。
对化油
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器车辆会造成怠速混合气过稀；对使用MAF系统的汽油喷射车辆也会造成混合气过稀，而对于使用MAP系统的汽油喷射车辆则会造成混合气过浓。
检查内容：在PCV阀系统正确连接的情况下，读取CO和O2值，
然后断开PCV阀进气口，在盘孔或PCV阀处应有真空的吸力，此时会吸进发动机室的热空气，注意CO和O2读值。CO值应降低，O2值应增加．若无变化，应清洗PCV系统，或按要求进行修理。当用手指堵住PCV阀进气口时，发动机的运转状态应有一定的变化，再读取此时的CO和O2值。此时CO值应增加，O2应降低，若读值与断开吸进空气时一样或稍有增加，则表示PCV阀系统未工作。对采用PCV阀的系统，堵住时还应听到阀被吸动的声音。另外还可使用真空表及系统诊断仪器中的数据来分析（如空气流量，歧管压力，发动机的负荷等参数）。
碳罐．
早期叫燃油蒸发系统。HC排放中碳罐约占20--25%，曲轴箱占20％
多，其余部分归入尾气中，新车型中多个认证实验均于碳罐有关。进入碳罐的HC将吸附在活性碳颗粒表面，过滤后通过滤网再排到大气中，避免了HC对大气的污染。
碳罐的工作原理和故障：发动机启动后，空气上行至罐内，而将活
性碳中的HC托付出来。进人进气管后参与燃烧。如果滤网阻塞，空气无法进人，大量HC聚集在碳罐内。当进气管燃烧时就可能吸入油箱的油而导致混合气失控。而油箱液面过低时，负压可能将油
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箱底吸起，堵住油泵口导致汽油泵烧毁。
EGR系统
大气中约有78％的氮气（N2）和21%的氧气（O2）。在燃烧室温度
达到1800℃时，形成氮氧化物（NOX），其中主要是NO，还有一些NO2统称为NOX。实际上在燃烧过程中主要形成NO，而在排气过程中，由于添加的氧气（O2）而形成NO2。虽然NOX不会影响发动机的性能，但某些可防止NOX形成的装置会影响发动机的性能，当其功能不正常时，还会导致CO和HC的增加。
EGR是废气再循环系统，目的是降低NOX。在发动机怠速和全负荷
状态下，EGR不工作，而在通常负荷情况下，EGR均将参与废气循环。
EGR系统的监侧（机械和电气）
位置监测一位置传感器（福特车）；温度监测一温度传感器（日
本车和韩国车），压力监测一压力传感器(DPFE或PFE)。
压力传感器监测方式：发动机怠速时，用手或合适的工具提升
EGR阀，发动机怠速应不稳甚至失速。因在怠速时，EGR系统不工作，不能检测EGR系统的状态。可用ASM工况方式进行检查，即在一定负荷、一定车速下检查未断开和断开EGR系统下的NOX读值，并进行比较。若前后读值一样或差别很小，说明EGR未正常工作。
二次空气系统（美国车及部分欧洲车）
二次空气系统在压力升至5psi（合34.5kPa）时将新鲜空气泵人排
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气系统用于降低CO和HC。这些附加的O2进人热的废气中继续燃烧，降低尾管处CO和HC。该燃烧发生在燃烧室外。该系统包括一个由皮带驱动的空气泵、空气旁通或切换阀、防止反喷的单向阀以及连接 管路，结构如图所示。
当该系统正常工作时，HC, CO, CO2读值降低，而O2读值升高。因
此在监测尾气时，应将空气泵的工作因素考虑进去。某些空气系统在某些状态会将泵入的空气切换至空滤或大气中，可能或导致错误的检测结果，因此应对被检系统的工作原理有所了解。
检查：
在发动机1500r/min时记录尾气的读值；
断开空气管出口处胶管，并用适当工具卡住以堵住出口，
记录此
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时的尾气读值。
当空气泵工作时，O2的读值应比断开空气泵时高约3~8%。当
断开或堵塞空气泵时，O2应降低，而CO,HC, CO2应升高。
三元催化转化器
在发动机的控制和改进达到一定排放水平时，如要满足进一步严格
的排放法规，就必须使用催化转化器。通常汽油机和柴油机所用的催化转化器是不同的。汽油机早期的催化转化器仅是两效（两床）的，即仅对CO和HC加以处理。随着各国排放法规的严格和对NOX的限制，现在都采用三元催化转换器。
它是在封装的壳体内烧结或安装一定形状，如陶瓷蜂窝状，金属等
载体，再根据匹配的发动机，在载体上涂刷不同含量的贵金属铂（Pt）、钯(Pd)及铑(Rh)的水涂层，即催化剂。其中Pt负责HC和CO的氧化，Pd和Rh负责NOX的还原。催化剂是一种能改变化学反应速率
而本身的质量和组成在化学反应前后保持不变的物质。当排气通过
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催化转化器时，在这些催化剂的催化作用下，CO和HC与O2发生化学反应（被称为氧化反应），使HC氧化燃烧生成H2O和CO2, CO氧化燃烧变成CO2，而NOX被还原为O2和N2（被称为还原反应）。，
催化转化器的转化效率对空燃比变化十分敏感，只有在理论空燃比14.7：1附近才会保持较高的催化转换还原效率。
转化效率与空燃比的关系：
从上图中可看出，在理论空燃比14.7：1附近时，各污染物的转化
效率均比较高：当向浓（贫氧）侧偏离理论空燃比时，各污染物的转化效率均降低，其中CO和HC表现更加明显．当向稀（富氧）侧偏离理论空燃比时，CO和HC的转化效率都很高，而NOX的转化效率却明显下降。
三元催化器的匹配应注意以下几点：
三元催化器与发动机特性的匹配；
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三元催化器与电子控制燃油喷射系统的匹配；
三元催化器与进排气系统的匹配；
三元催化器的流动特性改善与优化设计；
三元催化器与燃料和润滑油的匹配；
三元催化器与整车设计的匹配。
三元催化器的检测和诊断：由于安装了三元催化器，用通常的两气
分析仪很难诊断发动机的故障。因为CO和HC经催化转化后都与直接燃烧后不同，故需要4或5气尾气分析仪。下面仅介绍一些催化器和控制系统的简单诊断方法。（若单纯诊断发动机的燃烧状态，最好在催化器前方测量，这样可更好的接近实际燃烧结果）。
废气分析诊断：定期检测，对比数值，若有明显恶化，应对三元
催化器进行进一步检查，或用冷、热车怠速的方法检查各值的不同，若几乎一样，则表示三元催化器可能不良。
排气温度测量诊断：在三元催化器进、出口分别测盘温度，一般
两者应相差20一
100℃以上，在此范围内相差越大，说明催化
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剂的转化效率越高。但温度过高也不正常，因有大量的CO和HC进行反应才会产生大量的反应热量。这通常说明燃烧过程或控制系统出现了问题，如燃烧不完全、混合气控制失调、点火不正确、甚至失火等。
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一、可燃混合气的浓度对发动机的性能影响
通过试验证明，发动机的功率和耗油率，都是随着过量空气系数λ变化而变化的。理论上，对于λ=1的标准混合气而言，所含空气中的氧正好足以使汽油完全燃烧，但实际上，由于时间和空间条件的限制，汽油细粒和蒸汽不可能及时地与空气绝对均匀地混合，因此，即使λ=1，汽油也不可能完全燃烧，混合气λ>1才有可能完全燃烧。
因为λ>1时混合气中，有适量较多的空气，正好满足完全燃烧的条件，此混合气称为经济混合气，对于不同的汽油机经济混合气成分不同，一般在λ=1.05～1.15范围内。当λ大于或小于1.05～1.15时，经济性变坏。
当λ= 0.88时，因为这种混合气中汽油含量较多，汽油分子密集，因此，燃烧速度最高，热量损失最小，因而使得缸内平均压力最高，功率最大，此混合气称为功率混合气。对不同的汽油机来说，功率混合气一般在λ=0.85～0.95 之间。
λ>1.11的混合气称为过稀混合气，λ
混合气过稀时，由于燃烧速度太低，损失热量很多，往往造成发动机温度过高，严重过稀时，燃烧可延续到进气过程的开始，进气门已经开启时还在进行，火焰将传到进气管，以至化油器喉管内，引起化油器"回火"并产生拍击声。当混合气稀到λ=1.4 以上时，混合气虽然能着火，但火焰无法传播，导致发动机熄火，所以λ=1.4称为火焰传播下限。
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混合气过浓时，由于燃烧很不完全，产生大量的CO，造成气缸盖，活
塞顶和火花塞积炭，排气管冒黑烟，甚至废气中的一氧化碳可能在排气管中被高温废气引燃，发生排气管"放炮"。混合气浓到λ=0.4以下，可燃混合气虽然能着火，但火焰无法传播，发动机熄火，所以λ=0.4称为火焰传播上限。
从以上分析可知，发动机正常工作时，所用的可燃混合气λ值，应该在
获得最大功率和获得最低燃油消耗率之间，在节气门全开时，λ值的最佳范围为0.85～1.15范围内，一般在节气门全开条件下，λ=0.85～0.95时，发动机可得到较大的功率，当λ=1.05～1.15时，发动机可得到较好的燃料经济性，所以当λ在0.85～1.15范围内，动力性和经济性都比较好。实际上，对于一定的发动机，相应于一定工况，化油器只能供应一定λ值的可燃混合气，该λ值究竟要满足动力性，还是经济性，还是二者适当兼顾，这就要根据汽车及发动机的各种工况进行具体分析。
二、汽油机各种工况对可燃混合气成份的要求
作为车用汽油机，其工况（负荷和转速）是复杂的，例如，超车、刹车、
高速行驶、汽车在红灯信号下，起步或怠速运转、汽车满载爬坡等，工况变化范围很大，负荷可以0→100%，转速可以最低→最高。不同工况对混合气的数量和浓度都有不同要求，具体要求如下：
小负荷工况-要求供给较浓混合气λ=0.7～0.9量少，因为，小负荷
时，节气门开度较小，进入气缸内的可燃混合气量较少，而上一循环残留在气缸中的废气在气缸内气体中所占的比例相对较多，不利于燃烧，因此必须供给较浓的可燃混合气。
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中负荷工况-要求经济性为主，混合气成分λ=0.9～1.1，气量多。 发
动机大部分工作时间处于中负荷工况，所以经济性要求为主。中负荷时，节气门开度中等，故应供给接近于相应耗油率最小的λ值的混合气，主要是λ>1的稀混合气，这样，功率损失不多，节油效果却很显著。
全负荷工况-要求发出最大功率，λ=0.85～0.95，油量多。汽车需要
克服很大阻力（如上陡坡或在艰难路上行驶）时，驾驶员往往需要将加速踏板踩到底，使节气门全开，发动机在全负荷下工作，显然要求发动机能发出尽可能大的功率，即尽量发挥其动力性，而经济性要求居次要地位。故要求化油器供给最大功率时的λ值。
起动工况-要求供给极浓的混合气λ=0.2～0.6气量很少。因为发动
机起动时，由于发动机处于冷车状态，混合气得不到足够地预热，汽油蒸发困难。同时，由于发动机曲轴被带动的转速低，因而被吸入化油器喉管内的空气流速较低。难以在喉管处产生足够的真空度使汽油喷出。既使是从喉管流出汽油，也不能受到强烈气流的冲击而雾化，绝大部分呈油粒状态。混合气中的油粒会因为与冷金属接触而凝结在进气管壁上，不能随气流进入气缸。因而使气缸内的混合气过稀，无法引燃，因此，要求化油器供给极浓的混合气进行补偿，从而使进入气缸的混合气有足够的汽油蒸汽，以保证发动机得以起动。
怠速是指发动机在对外无功率输出的情况下以最低转速运转，此时
混合气燃烧后所作的功，只用以克服发动机的内部阻力，使发动机
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保持最低转速稳定运转。汽油机怠速运转一般为300～700r/min，转速很低，化油器内空气流速也低，使得汽油雾化不良，与空气的混合也很不均匀。另一方面，节气门开度很小，吸入气缸内的可燃混合气量很少，同时又受到气缸内残余废气的冲淡作用，使混合气的燃烧速度下降，因而发动机动力不足。因此要求提供较浓的混合气λ=0.6～0.8 。
加速工况发动机的加速是指负荷突然迅速增加的过程。要求混合气
量要突增，并保证浓度不下降。当驾驶员猛踩踏板时，节气门开度突然加大，以期发动机功率迅速增大。在这种情况下，空气流量和流速以及喉管真空度均随之增大。汽油供油量，也有所增大。但由于汽油的惯性>空气的惯性，汽油来不及足够地从喷油嘴喷出，所以瞬时汽油流量的增加比空气的增加要小得多，致使混合气过稀。另外，在节气门急开时，进气管内压力骤然升高，同时由于冷空气来不及预热，使进气管内温度降低。不利于汽油的蒸发，致使汽油的蒸发量减少，造成混合气过稀。结果就会导致发动机不能实现立即加速，甚至有时还会发生熄火现象。为了改善这种情况，就应该采取强制方法。在化油器节气门突然开大时，强制多供油，额外增加供油量，及时使混合气加浓到足够的程度。
结论：通过上述分析，可以看出：
发动机的运转情况是复杂的，各种运转情况对可燃混合气的成分
要求不同。
起动、怠速、全负荷、加速运转时，要求供给浓混合气λ
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中负荷运转时，随着节气门开度由小变大，要求供给由浓逐渐变
稀的混合气λ=0.9～1.1汽车正常行驶时，在大负荷、中负荷工
况下，随着负荷的增加，化油器供给由浓逐渐变稀的混合气λ↑，
当进入大负荷范围内，混合气又由稀变浓，保证发动机发出最大
功率。
三、尾气数据分析（五气）
HC的读数高,说明燃油没有充分燃烧。混合气过浓或过稀(可通过CO和
O2的含量来判定到底是混合气过浓还是过稀)、点火系统缺火或点火能量不足、配气相位不正确、点火正时不准确、油压过高或过低、气缸密封性不良、发动机温度过低、混合气由燃烧室向曲轴箱泄漏、三元催化转换器故障、二次空气喷射控制系统故障、燃油蒸发控制系统不能正常工作、温度传感器不良、喷油嘴漏油或堵塞等因素都将导致HC读数过高。
CO的读数是零或接近零,则说明混合气充分燃烧。CO的含量过高,表明
燃油供给过多、空气供给过少,燃油供给系统和空气供给系统有故障,如喷油嘴漏油、燃油压力过高、空气滤清器不洁净被阻塞,其它问题如三元催化转换器有故障、二次空气喷射控制系统存在故障、燃油蒸发控制系统不能正常工作、活塞环胶结阻塞、曲轴箱强制通风系统受阻、点火提前角过大或水温传感器有故障等。
CO2是可燃混合气燃烧的产物,CO2的高低反映出混合气燃烧的好坏即
燃烧效率。可燃混合气燃烧越完全,CO2的读数就越高,混合气充分燃烧时尾气中CO2的含量达到峰值13%～16%(无论是否装有催化转化器)。当
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发动机混合气出现过浓或过稀时,CO2的含量都将降低。当排气管尾部的CO2低于12%时,要根据其他排放物的浓度来确定发动机混合气是过浓还是过稀。燃油滤芯太脏、燃油油压低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等将造成混合气过稀,而空气滤清器阻塞、燃油压力过高等都可能导致混合气过浓。
O2的含量是反映混合气空燃比的最好指标,其读数是最有用的诊断数据
之一,和其它3个读数一起能帮助找出诊断问题的难点。如上所述,可燃混合气燃烧越完全,CO2的读数就越高。与此相反,燃烧正常时,只有少量未燃烧的O2通过气缸,尾气中O2的含量应为1%～2%。O2的读数小于1%说明混合气过浓,O2的读数大于2%表示混合气太稀。混合气过浓,O2的读数低而CO的读数高；反之,混合气过稀,O2 的读数高而CO的读数低.导致混合气过稀的原因很多,如燃油滤芯太脏、燃油油压低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等。而空气滤清器阻塞、燃油压力过高等都可能导致混合气过浓。
当O2读数偏低、而CO读数偏高时,应主要检查混合气过浓的原因,如喷
油器有故障(喷油器密封不严造成燃油泄露) 、燃油压力调节器损坏造成燃油压力过高、与燃油喷射系统有关的传感器和发动机控制模块存在故障、曲轴箱强制通风系统存在故障使过多的曲轴箱窜气参与燃烧、燃油蒸发控制系统不能正常工作造成混合气过浓等。
当O2 读数偏高、而CO的读数偏低时,应主要检查混合气过稀的原因,
如真空泄漏、燃油压力过低、喷油器堵塞、控制系统存在故障、二次空气喷射控制系统有故障、排气系统密封性不良、EGR阀泄漏等。利用功
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率平衡试验和尾气分析仪的读数,可指出每个缸的工作状况,进行各缸工作均匀性判断。如果每个缸CO、CO2 的读数都下降,HC、O2的读数都上升,且上升和下降的量都一样,表明每个缸都工作正常。如果只有一个缸的变化很小,而其它缸都一样,表明这个缸点火或燃烧不正常。另外,当某缸不工作时,O2的浓度即会增加。如四缸发动机当有一缸不工作时,其浓度将上升到4.75%～7.25 % ,若有两缸不工作,则会上升到9.5%～12.5%。
废气中的NOX有95%是NO,NO是在燃烧室里产生的。氮分子N在正
常的条件下是稳定的,但在高温1800℃和和高浓氧气O2的条件下,氮和氧才能发生反应,生成NO。所以NOX是在混合气完全燃烧条件下,而不是像CO和HC是在不完全燃烧中产生的。因为只有完全燃烧,才能达到足够的高温,支持生成NOX的反应。如果达不到1800℃以上,N2和O2将不会生成NO,而是分别从排气系统中排出。这就是说,对燃烧中产生NOX的浓度影响最大的因素是燃烧室所能达到的最高温度和空燃比。所以,减少废气中的NOX最好方法是阻止燃烧室内温度达到1800℃,或者是缩短这个高温的持续时间；另一个可行的方法是降低氧的浓度。目前国内新的环保《简易工况法》对NOX的测量是在测功机上进行,而就目前实际情况来说，怠速时的NOX的排放量也能提供一些有用的信息。由于NOX含量高是由于氧气过量或者燃烧室内温度很高造成的，要控制NOX的排量,就要精确控制空燃比,并通过废气再循环(EGR)或者加大进排气重叠角来降低燃烧室温度。正常的NOX排放在怠速时应不高于100ppm,而在稳态工况下应高于100ppm。如果发动机混合气偏稀、点
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火提前角过大或者其它故障导致冷却温度过高,NOX排放将急剧增加,即使是最好的三元催化剂和废气再循环系统也难保证排放达标。
影响NOX的因素
EGR会冲淡和稀释进人缸内的混合气，降低燃烧室温度，减小火焰
传播速度。在40一50km/h车速稳定行驶时，5%的EGR可减少40%以上的NOX 10％的EGR可减少80％的NOX。但若控制不正常时，随着EGR的增加，HC也会迅速增加（失火）。
配气相位会影响进气的状态和燃烧室的温度，如同EGR的作用一样。
点火正时在任何运转状态下，增加点火提前和负荷，将会增加NOX。 进气歧管真空的降低将提高发动机负荷和燃烧室温度，降低剩余废
气的含量和燃烧时间，从而提高最大循环的温度，导致NOX的增加。相反，歧管真空的增加将降低发动机的负荷和燃烧室温度，增加剩余废气的含量和燃烧时间，从而降低最大循环的温度，导致NOX的减少。
发动机转速增加，由于涡流的影响将提高火焰传播速度，从而减小
每循环的热损失，提高了实际压缩比、燃烧温度和燃烧压力。当混合气较浓时，燃烧加快，导致NOX增加；而当混合气较稀时，由于燃烧速度降低，减少了NOX的形成。
进气温度：高的进气温度将提高NOX。
冷却液温度高将提高汽缸和气体的温度，从而增加NOX。而过低的
冷却液温度将引起汽缸和燃烧室沉积物的形成，提高了实际压缩比，也会增加NOX浓度。
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高温积碳：燃烧室高温积碳减小了燃烧室的容积，提高了实际压缩
压力和混合气的温度，增加NOX浓度。
燃油的辛烷值：低辛烷值燃油由于爆震导致燃烧失控，也会增加NOX
浓度。
混合气过浓和高的CO会掩盖NOX的问题。当发动机内部由于过浓
而形成积碳以及由于对过浓状态的修正，导致稀燃状态也会增加
NOX的形成。
混合气和排气过浓：催化转化器虽可降低NOX，但不能降低HC和
CO浓度。
催化转化器：工作正常的催化转化器可减少NOX，但当混合气和排
气过浓时，催化转化器虽可降低NOX，但不能降低HC和CO浓度。当混合气和排气过稀时，催化转化器虽可降低CO和HC，但不能降低全部NOX浓度。
湿度：混合气湿度增加，由于减低了燃烧室内的最大火焰温度，也
会减少NOX的形成。
空气泵的工作减速时若空气泵压力超过催化器内的压力，由于空气
被泵入催化器（正常时是切换至大气中）导致空气的回流，减少了催化器的有效部分，也将导致NOX增加。
喷油器问题：在多点喷射发动机上，若一个汽缸喷油器阻塞，将导
致该缸在较稀状态工作，提高了汽缸温度，增加NOX浓度。由于此时其他汽缸还正常，在排气尾管测量的NOX值仅稍有提高。
四、电喷车要怎么分析？
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汽车电子控制系统中的传感器和执行器在长时间的使用过程中会磨损、
腐蚀、变形或老化，它们的性能则随之变差。如果它们产生了明显的故障，则电控单元会将所发生的故障以故障代码的形式记录下来，以帮助维修人员了解故障内容。但是，如果它们产生的故障仅是性能变差，则电控单元往往不能判定它们有故障，此时利用检测设备中的示波器功能对所怀疑部件进行电子信号分析，便可使汽车维修人员快速了解被检测部件的工作性能。示波器功能不仅可以快速捕捉电子信号，还可以用较慢的速度来显示这些波形，以便一面观察，一面分析，并且能以储存的方式记录信号波形，反复观察已经发生过的快速信号，为分析故障提供重要依据。
现在许多较先进的检测仪不仅具有解码器、读取数据流功能，还具有示
波器功能，如专用汽车示波器、ADC2000诊断仪、发动机综合性能分析仪和有些进口解码器等。利用这些电子信号，可为综合分析汽车故障提供极大方便。
《解码器数据流大全》详略
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五、五种与排放有关的发动机外装置
曲轴箱通风
强制曲轴箱通风系统有2种，一种是欧洲车型常用的固定量孔式，
另一种是美国及一些亚洲车型上常用的PCV阀典型的PCV阀式曲轴箱通风系统，如图2：
它们都是在一定负荷下将曲轴箱的废气通过固定量孔或可变流通截
面的PCV阀进人进气歧管，再进入燃烧室参与燃烧，避免将未燃气体（HC）直接排入大气中。对不同年代或不同发动机的流量标定是不同的，若安装不正确会导致排放不合格和发动机性能不良。 当通风系统被堵塞或卡滞在关闭位置时，曲轴箱的压力会增高，导
致发动机机油泄漏，且混合气会变浓。若通风系统泄漏或PCV阀卡滞在打开位置或过度磨损，则会导致进气歧管真空度下降。
对化油
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器车辆会造成怠速混合气过稀；对使用MAF系统的汽油喷射车辆也会造成混合气过稀，而对于使用MAP系统的汽油喷射车辆则会造成混合气过浓。
检查内容：在PCV阀系统正确连接的情况下，读取CO和O2值，
然后断开PCV阀进气口，在盘孔或PCV阀处应有真空的吸力，此时会吸进发动机室的热空气，注意CO和O2读值。CO值应降低，O2值应增加．若无变化，应清洗PCV系统，或按要求进行修理。当用手指堵住PCV阀进气口时，发动机的运转状态应有一定的变化，再读取此时的CO和O2值。此时CO值应增加，O2应降低，若读值与断开吸进空气时一样或稍有增加，则表示PCV阀系统未工作。对采用PCV阀的系统，堵住时还应听到阀被吸动的声音。另外还可使用真空表及系统诊断仪器中的数据来分析（如空气流量，歧管压力，发动机的负荷等参数）。
碳罐．
早期叫燃油蒸发系统。HC排放中碳罐约占20--25%，曲轴箱占20％
多，其余部分归入尾气中，新车型中多个认证实验均于碳罐有关。进入碳罐的HC将吸附在活性碳颗粒表面，过滤后通过滤网再排到大气中，避免了HC对大气的污染。
碳罐的工作原理和故障：发动机启动后，空气上行至罐内，而将活
性碳中的HC托付出来。进人进气管后参与燃烧。如果滤网阻塞，空气无法进人，大量HC聚集在碳罐内。当进气管燃烧时就可能吸入油箱的油而导致混合气失控。而油箱液面过低时，负压可能将油
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箱底吸起，堵住油泵口导致汽油泵烧毁。
EGR系统
大气中约有78％的氮气（N2）和21%的氧气（O2）。在燃烧室温度
达到1800℃时，形成氮氧化物（NOX），其中主要是NO，还有一些NO2统称为NOX。实际上在燃烧过程中主要形成NO，而在排气过程中，由于添加的氧气（O2）而形成NO2。虽然NOX不会影响发动机的性能，但某些可防止NOX形成的装置会影响发动机的性能，当其功能不正常时，还会导致CO和HC的增加。
EGR是废气再循环系统，目的是降低NOX。在发动机怠速和全负荷
状态下，EGR不工作，而在通常负荷情况下，EGR均将参与废气循环。
EGR系统的监侧（机械和电气）
位置监测一位置传感器（福特车）；温度监测一温度传感器（日
本车和韩国车），压力监测一压力传感器(DPFE或PFE)。
压力传感器监测方式：发动机怠速时，用手或合适的工具提升
EGR阀，发动机怠速应不稳甚至失速。因在怠速时，EGR系统不工作，不能检测EGR系统的状态。可用ASM工况方式进行检查，即在一定负荷、一定车速下检查未断开和断开EGR系统下的NOX读值，并进行比较。若前后读值一样或差别很小，说明EGR未正常工作。
二次空气系统（美国车及部分欧洲车）
二次空气系统在压力升至5psi（合34.5kPa）时将新鲜空气泵人排
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气系统用于降低CO和HC。这些附加的O2进人热的废气中继续燃烧，降低尾管处CO和HC。该燃烧发生在燃烧室外。该系统包括一个由皮带驱动的空气泵、空气旁通或切换阀、防止反喷的单向阀以及连接 管路，结构如图所示。
当该系统正常工作时，HC, CO, CO2读值降低，而O2读值升高。因
此在监测尾气时，应将空气泵的工作因素考虑进去。某些空气系统在某些状态会将泵入的空气切换至空滤或大气中，可能或导致错误的检测结果，因此应对被检系统的工作原理有所了解。
检查：
在发动机1500r/min时记录尾气的读值；
断开空气管出口处胶管，并用适当工具卡住以堵住出口，
记录此
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时的尾气读值。
当空气泵工作时，O2的读值应比断开空气泵时高约3~8%。当
断开或堵塞空气泵时，O2应降低，而CO,HC, CO2应升高。
三元催化转化器
在发动机的控制和改进达到一定排放水平时，如要满足进一步严格
的排放法规，就必须使用催化转化器。通常汽油机和柴油机所用的催化转化器是不同的。汽油机早期的催化转化器仅是两效（两床）的，即仅对CO和HC加以处理。随着各国排放法规的严格和对NOX的限制，现在都采用三元催化转换器。
它是在封装的壳体内烧结或安装一定形状，如陶瓷蜂窝状，金属等
载体，再根据匹配的发动机，在载体上涂刷不同含量的贵金属铂（Pt）、钯(Pd)及铑(Rh)的水涂层，即催化剂。其中Pt负责HC和CO的氧化，Pd和Rh负责NOX的还原。催化剂是一种能改变化学反应速率
而本身的质量和组成在化学反应前后保持不变的物质。当排气通过
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催化转化器时，在这些催化剂的催化作用下，CO和HC与O2发生化学反应（被称为氧化反应），使HC氧化燃烧生成H2O和CO2, CO氧化燃烧变成CO2，而NOX被还原为O2和N2（被称为还原反应）。，
催化转化器的转化效率对空燃比变化十分敏感，只有在理论空燃比14.7：1附近才会保持较高的催化转换还原效率。
转化效率与空燃比的关系：
从上图中可看出，在理论空燃比14.7：1附近时，各污染物的转化
效率均比较高：当向浓（贫氧）侧偏离理论空燃比时，各污染物的转化效率均降低，其中CO和HC表现更加明显．当向稀（富氧）侧偏离理论空燃比时，CO和HC的转化效率都很高，而NOX的转化效率却明显下降。
三元催化器的匹配应注意以下几点：
三元催化器与发动机特性的匹配；
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三元催化器与电子控制燃油喷射系统的匹配；
三元催化器与进排气系统的匹配；
三元催化器的流动特性改善与优化设计；
三元催化器与燃料和润滑油的匹配；
三元催化器与整车设计的匹配。
三元催化器的检测和诊断：由于安装了三元催化器，用通常的两气
分析仪很难诊断发动机的故障。因为CO和HC经催化转化后都与直接燃烧后不同，故需要4或5气尾气分析仪。下面仅介绍一些催化器和控制系统的简单诊断方法。（若单纯诊断发动机的燃烧状态，最好在催化器前方测量，这样可更好的接近实际燃烧结果）。
废气分析诊断：定期检测，对比数值，若有明显恶化，应对三元
催化器进行进一步检查，或用冷、热车怠速的方法检查各值的不同，若几乎一样，则表示三元催化器可能不良。
排气温度测量诊断：在三元催化器进、出口分别测盘温度，一般
两者应相差20一
100℃以上，在此范围内相差越大，说明催化
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剂的转化效率越高。但温度过高也不正常，因有大量的CO和HC进行反应才会产生大量的反应热量。这通常说明燃烧过程或控制系统出现了问题，如燃烧不完全、混合气控制失调、点火不正确、甚至失火等。
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